KR102531367B1 - 플라즈마 프로세스 내에서 rf 발생기의 주파수 튜닝방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마에 전력을 공급하기 위한 발전기(100)의 주파수 튜닝 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 펄스 모드를 포함하며, 상기 펄스 모드는 고전력 레벨(304)을 포함하는 적어도 고전력 펄스(314) 및 0 전력과 다른 저전력 레벨 (302)을 포함하는 저전력 펄스(312)를 포함하고, 상기 방법이 설정된 고전력 펄스 형태를 갖는 고전력 펄스(314)에서 적어도 하나의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF 전력을 제공하는 단계와; 설정된 저전력 펄스 형태를 갖는 저전력 펄스(312)에서 적어도 하나의 저전력 시작 주파수(512, 514)를 포함하는 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF 전력을 제공하는 단계와; 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)에서 반사된 고전력을 결정하는 단계; 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치 아래로 감소하도록 상기 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하는 경우, 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 다른 제 1 고전력 주파수로 동조시키는 단계; 저전력 시작 주파수(512, 514)에서 반사된 저전력을 결정하는 단계; 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치 아래로 감소하도록 상기 반사된 저전력이 저전력 임계치를 초과하는 경우, 저전력 시작 주파수(512, 514)를 다른 제 1 저전력 주파수로 동조시키는 단계로 이루어지고; 본 발명은 대응하는 발전기(100), 플라즈마 처리 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품을 더 기술한다. 상기 방법, 발전기, 플라즈마 처리 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품은 반복되고 본질적으로 동일한 고 및 저전력 펄스들에 대한 플라즈마의 안정성이 제어 노력을 줄이고 플라즈마 공정의 안정성을 확인하기 위해 사용된다는 이점을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 발전기 및 플라즈마 처리 시스템 및 대응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로서, 주파수 튜닝 방법에 관한 것이다.
US 2009/0284156 A1(특허문헌 1 참조)은 주파수 튜닝을 갖는 RF 전원 공급장치(power supply)및 RF 전원 공급장치(power supply)에 결합 된 매칭 네트워크를 포함할 수 있는 플라즈마 처리 및 대응하는 장치를 튜닝하는 방법을 개시하며, 상기 RF 전원 공급장치로 다시 반사된 RF 전력을 판독하기 위한 공통 센서와 RF 전원 공급장치 및 매칭 네트워크 각각을 튜닝하기 위한 공통 제어기를 공유하며, 제안된 방법 및 대응하는 장치는 복잡하다.
따라서, 본 발명의 제 1 태양에 따른 목적은 플라즈마 프로세스의 개선된 주파수 튜닝 방법을 제공하는 것이다.
제 1 태양에 따르면, 플라즈마에 전력을 공급하기 위한 발전기의 주파수 튜닝 방법이 제공된다. 상기 방법은 펄스 모드를 포함하며, 상기 펄스 모드는 적어도 고전력 레벨을 포함하는 고전력 펄스 및 제로(0) 전력과는 다른 저전력 레벨을 포함하는 저전력 펄스를 포함하고, 상기 펄스 모드는 3, 4 개 이상의 상이한 전력 레벨을 포함 할 수 있다. 상기 방법은
- 설정된 고전력 펄스 형태를 갖는 고전력 펄스에서 적어도 하나의 고전력 시작 주파수를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF 전력을 제공하는 단계;
- 설정된 저전력 펄스 형태를 갖는 저전력 펄스에서 적어도 하나의 저전력 시작 주파수를 포함하는 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF 전력을 제공하는 단계;
- 상기 고전력 시작 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하여 제 1 고전력 주파수에서 반사된 고전력이 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 고전력 시작 주파수를 제 1 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 저전력 시작 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 저전력 임계치를 초과하여 제 1 고전력 주파수에서반사된 저전력이 저전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 저전력 시작 주파수를 제 1 저전력 주파수 세트의 상이한 제 1 저전력 주파수로 튜닝하는 단계를 포함한다.
이 방법은 예를 들면, 반도체의 제조, 증착, 에칭 또는 세정에 사용되는 플라즈마 프로세스에 사용될 수 있다.
상기 방법 단계들의 순서는 반드시 상기 주어진 바와 같이 배열될 필요는 없다. 예컨대 반사된 고전력을 결정하고 고전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계에 앞서 반사된 저전력을 결정하고 저전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계를 수행하는 것이 가능할 수 있다.
상기 주파수 세트는 하나의 전력 펄스 내에서 부하의 임피던스를 발전기의 임피던스에 맞추는 데 사용되는 하나 이상의 주파수를 포함할 수 있다. 따라서 각각의 주파수 세트는 제 1 주파수, 제 2 주파수, 제 3 주파수 등을 포함할 수 있으며, 상기 고전력 및 저전력 시작 주파수 세트는 예를 들면 1, 2, 3, 4 또는 그 이상의 고전력 및 저전력 시작 주파수를 포함할 수 있고, 상기 반사된 고전력 및 저전력은 반사된 고전력 및/또는 저전력의 정의된 부분을 결합함으로써 전력 측정의 수단에 의해 결정될 수 있으며, 대안으로 또는 부가적으로 플라즈마의 임피던스(시간 변화 부하)를 결정 또는 측정하고 플라즈마의 임피던스와 발전기 사이의 차이에 의해 반사된 전력을 계산하는 것이 가능할 수 있고, 발전기의 임피던스는 예를 들면, 50Ω 일 수 있으며, 매칭 네트워크가 설정된 주파수에서 발전기의 임피던스를 목표 임피던스로 변환하기 위해 발전기와 플라즈마 사이에 제공될 수 있고, 상기 플라즈마의 임피던스는 시간에 따라 변할 수 있으며, 예컨대 전력 레벨, 플라즈마의 화학적 조성, 플라즈마의 밀도 등에 의존한다. 따라서 상이한 전력 레벨에서 설정된 주파수는 상이할 수 있고, 고전력 시작 주파수 세트는 상이한 전력 레벨에서 임피던스를 정합시키기 위해 하나 이상의 저전력 시작 주파수와 다른 하나 이상의 고전력 시작 주파수를 포함할 수 있으며, 각각의 주파수 세트의 고전력 시작 주파수 및 저전력 시작 주파수는 자기 학습 프로세스 또는 플라즈마의 물리적 경계 조건을 고려한 시뮬레이션에 의해 결정될 수 있고, 각각의 주파수 세트의 고전력 시작 주파수 및 저전력 시작 주파수는 반사된 전력이 각각의 전력 레벨에서 가능한 많은 펄스에 대해 각각의 임계치 아래로 유지되도록 선택되어야 한다.
고전력 및 저전력 펄스 형태는 정사각형 일 수 있고, 고전력 및 저전력 펄스는 이 경우 오직 하나의 고전력 및 저전력 레벨을 포함하며, 대안적으로 고전력 및 저전력 펄스 형태는 전력 레벨이 고전력 및 저전력 펄스 동안 적어도 약간 변화하는 더 복잡한 펄스를 포함할 수 있다.
상기 고전력 또는 저전력 펄스는 설정된 고전력 또는 저전력 펄스 형태를 갖는 하나의 주기를 포함한다.
상기 반사된 전력은 저전력 또는 고전력 레벨의 모든 펄스에서 결정될 수 있거나 또는 반사된 전력의 모든 결정 사이에 다수의 펄스가 있을 수 있다.
상기 고전력 및 저전력 레벨에서 플라즈마의 임피던스는 예를 들면 압력 변화와 같은 외부 영향이 없는 한 수 초 또는 심지어 수 분의 시간 프레임 내에서 안정하게 유지되는 것으로 관찰되었고, 고전력 및 저전력 레벨에서의 펄스의 펄스 폭은 대개 10㎲와 1 초 사이이다. 따라서 모든 펄스에서 고전력 또는 저전력 레벨에서 반사된 전력을 결정할 필요가 없고, 5, 10, 20, 50, 100 고전력 또는 저전력 펄스마다 결정을 수행하는 것으로 충분할 수 있으며, 반사된 전력 각각의 결정(결정 간격) 사이의 전력 펄스의 수는 고전력 또는 저전력 펄스에서의 반사된 전력의 측정된 값에 적응될 수 있고, 반사된 고전력 또는 저전력이 고전력 또는 저전력 임계치에 근접하면 결정 간격은 더 낮을 수 있다.
고전력 레벨에 대한 튜닝 프로세스는 다음과 같다. 튜닝 프로세스는 저전력 레벨과 유사하고, 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 1 고전력 시작 주파수는 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하는 경우 제 1 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 고전력 주파수로 튜닝되며, 고전력 임계치는 절대 전력값 또는 플라즈마에 제공되는 반사된 고전력과 순방향 고전력 사이의 비율일 수 있고, 전방 고전력의 값은 발전기에 의해 제공될 수 있거나 전방 고전력은 외부 측정 장치에 의해 측정될 수있다.
반사된 고전력 및 순방향 고전력은 바람직하게는 계통 오차를 최소화하기 위해 동일한 방식으로 측정될 수 있고, 튜닝 프로세스는 주파수가 감소되거나 증가되고 반사된 고전력이 결정되어 고전력 펄스에서 사용된 이전 주파수(예컨대 고전력 시작 주파수)에서 결정된 반사된 고전력과 비교되도록 배열될 수 있으며, 상기 주파수는 이전 단계에서 주파수가 감소하는 경우 반사된 고전력이 증가하면 증가할 수 있고, 반사된 고전력이 고전력 임계치보다 낮아지자마자 튜닝 프로세스가 종료될 수 있으며, 대안으로, 반사된 고전력이 고전력 임계치 아래에 있고 고전력 주파수의 추가 변화가 반사된 고전력을 감소시키지 않으면 곧 튜닝 프로세스가 종료될 수 있고, 가장 낮은 반사된 고전력과 함께 고전력 주파수는 이 경우에 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수로서 선택될 수 있으며, 반사된 고전력을 결정하고 고전력 주파수를 튜닝하는 프로세스는 플라즈마 프로세스 동안 반사될 수 있어 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하도록 플라즈마의 임피던스가 변화하자마자 고전력 주파수를 변경한다. 이 프로세스는 고전력 시작 주파수와 그 다음에 제 1 고전력 주파수를 포함하는 제 1 고전력 주파수 세트를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트로 시작하고, 플라즈마 프로세스가 정지될 때까지 추가 고전력 주파수를 포함하는 추가 고전력 주파수 세트가 뒤따르며, 플라즈마 프로세스에서 결정된 최종 고전력 주파수 세트의 최종 고전력 주파수는 새로운 고전력 주파수 세트의 새로운 고전력 시작 주파수로서 저장될 수 있고, 동일하거나 유사한 결정 및 튜닝 절차가 저전력 레벨에서 사용될 수 있다.
반사된 고전력 또는 저전력이 최소화되는 튜닝 프로세스를 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 후자는 결정 간격을 증가시키고 결정 및 튜닝의 노력을 감소시키는 것을 가능하게 할 수 있으며, 최소 반사된 고전력 또는 저전력을 찾기 위해 사용된 노력의 감소는 더 긴 결정 간격의 이점과 비교될 수 있다. 예를 들면, 이전 튜닝 단계를 기반으로 결정되는 자가 학습 프로세스 일 수 있는 튜닝 프로세스는 얼마나 많은 최적화 단계가 의미가 있을지 모른다.
이 방법은 다음의 추가 단계를 포함할 수 있다:
- 상기 고전력 레벨의 제 1 고전력 펄스에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과할 때까지 후속하는 고전력 펄스에서 반사된 고전력을 결정하고, 상이한 고전력 펄스들에서 반사된 고전력의 후속 결정들의 실행을 반복하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하면 고전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계;
- 상기 저출력 레벨의 제 1 저전력 펄스에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과할 때까지 후속하는 저전력 펄스에서 반사된 저전력을 결정하고, 상이한 저전력 펄스들에서 반사된 저전력의 후속 결정들의 실행을 반복하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치을 초과하면 저전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계.
제 1 고전력 또는 저전력 펄스는 반드시 플라즈마의 점화 후에 따라 오는 고전력 또는 저전력 펄스일 필요는 없고, 플라즈마 점화와 제 1 고전력 또는 저전력 펄스 사이의 고전력 또는 저전력 펄스의 수는 예컨대 3, 5, 10 또는 그 이상의 고전력 또는 저전력 펄스일 수 있으며, 고전력 펄스의 수는 플라즈마 프로세스의 안정성에 의존하고, 상이한 고전력 또는 저전력 전력 펄스들에서 반사된 고전력 또는 저전력의 결정은 보다 적은 처리 전력이 필요하다는 이점을 가질 수 있다.
고전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계는
- 설정된 고전력 주파수 단계에 의해 고전력 시작 주파수의 주파수를 변경된 고전력 주파수로 변경하는 단계;
- 상기 변경된 고전력 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치보다 낮거나 임계값 아래로 떨어질 경우, 상기 변경된 고전력 주파수를 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수로서 설정하는 단계를 포함하고;
상기 저전력 시작 주파수를 튜닝하는 단계는
- 설정된 저전력 주파수 단계에 의해 저전력 시작 주파수의 주파수를 변경된 저전력 주파수로 변경하는 단계;
- 상기 변경된 저전력 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치보다 낮거나 임계값 아래로 떨어질 경우, 상기 변경된 저전력 주파수를 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 저전력 주파수로서 설정하는 단계를 포함한다.
고전력 및 저전력 주파수 단계는 다를 수 있고, 고전력 및 저전력 주파수 단계는 고전력 또는 저전력 시작 주파수 세트의 고전력 또는 저전력 시작 주파수에 더 가감될 수 있으며, 제 1 고전력 또는 제 1 저전력 시작 주파수 세트의 제 1 고 전력 또는 제 1 저전력 주파수 또는 후속하는 고전력 또는 저전력 주파수 세트의 임의의 다른 후속 고전력 또는 저전력 주파수는 고전력 또는 저전력 레벨에서 반사된 전력을 제한하는데 사용되며, 주파수가 증가하거나 감소하면 주파수 단계가 달라질 수 있고, 주파수 단계는 자기 학습 과정에 의해 조정될 수 있다. 대안으로, 고전력 또는 저전력 임계치와 관련하여 반사된 고전력 또는 저전력에 주파수 스텝을 적용하는 것이 가능할 수 있고, 예를 들면, 반사된 고전력 또는 저전력의 최소가 통과하는 것을 피하기 위해 반사된 고전력 또는 저전력이 낮으면 주파수 단계가 감소할 수 있다.
변경, 결정 및 설정 단계는 하나의 고전력 펄스 또는 저전력 펄스 내에서 수행될 수 있고, 이 접근법은 상대적으로 빠른 튜닝 절차를 요구할 수 있다.
대안적인 접근법에서, 변경, 결정 및 설정 단계는 적어도 2 개의 고전력 펄스 또는 2 개의 저전력 펄스 내에서 수행될 수 있고, 부하(플라즈마)의 임피던스가 전력 펄스들의 시퀀스에 대해서만 느리게 변하기 때문에, 후속 고전력 펄스 또는 저전력 펄스에서의 변화, 결정 및 설정 단계를 수행하는 것만으로 충분할 수 있다. 또한, 부하의 임피던스의 빠른 변화는 플라즈마 프로세스의 결과가 불만족스러워 지도록 플라즈마 프로세스가 불안정하다는 것을 나타낼 수 있다. 따라서 빠른 튜닝을 통해 불안정성을 보완하려는 시도는 역효과를 낼 수 있다. 느린 튜닝 프로세스를 수행하는 조건은 수용할 수 없는 불안정성의 경우에 느린 튜닝이 실패하도록 적응될 수 있으며, 후속하는 고전력 및/또는 저전력 펄스에서의 느린 튜닝이 실패하면 플라즈마 프로세스가 중단될 수 있다.
상기 방법은 다음 단계들을 더 포함할 수 있다:
- 상기 제 1 고전력 주파수를 설정한 후 소정 수의 고전력 펄스 후에 설정된 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수를 제 2 고전력 주파수 세트의 상이한 제 2 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 제 1 저전력 주파수를 설정한 후 소정 수의 저전력 펄스 후에 설정된 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 상기 제 1 저전력 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 저전력이 감소하는 경우, 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 저전력 주파수를 제 2 저전력 주파수 세트의 상이한 제 2 저전력 주파수 세트로 튜닝하는 단계.
설정된 수의 저전력 펄스는 설정된 수의 고전력 펄스와 독립적일 수 있고, 두 프로세스가 서로 영향을 미치지 않을 수도 있다.
임계치 중 하나를 초과하는 이유는 고전력 또는 저전력 펄스에 대해 적어도 부분적으로 일치할 수 있다. 따라서 설정된 수의 저전력 펄스는 대안적인 접근법에서 설정된 수의 고출력 펄스에 결합되거나 그 반대 일 수 있다. 후자는 고전력 펄스 또는 저전력 펄스 내에서 고 전력 또는 저전력 임계치가 초과되는 것을 감지하자마자 반사된 전력은 다음 저전력 펄스 또는 고전력 펄스에서도 결정되고, 높은 전력 임계치를 초과하면 반사된 저전력을 결정하고 반대의 경우도 마찬가지이다.
설정된 수의 고 전력 및/또는 저 전력 펄스는 플라즈마 프로세스의 불안정성이 검출될 수 있도록 적응될 수 있고, 반사된 고전력 및/또는 저전력이 설정된 고전력 및/또는 저전력 펄스의 최소 수 이후에 결정되는 경우, 고전력 및/또는 저전력 임계치가 초과 되면, 설정된 수의 고 전력 및/또는 저 전력 펄스가 변경될 수 있지만, 플라즈마의 임피던스가 플라즈마 프로세스가 불안정할 수 있는 속도로 빠르게 변화함을 나타내는 소정의 고전력 및/또는 저전력 펄스의 최소 수의 한계가 있을 수 있으며, 이 경우 플라즈마 프로세스가 중단될 수 있고, 고전력 및/또는 저전력 펄스의 최소 수는 플라즈마의 밀도, 플라즈마의 화학적 조성 등과 같은 플라즈마 프로세스의 경계 조건에 의존할 수 있다.
상기 방법은 또한 상기 고전력 시작 주파수 세트가 적어도 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수가 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 결정된 고전력 레벨에서 임피던스를 로드하도록 되어 있으며, 상기 저전력 시작 주파수 세트가 적어도 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수가 설정된 저전력 펄스 형태에 의해 결정된 저전력 레벨에서 임피던스를 로드하도록 적용되는 것을 특징으로 한다.
이 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다:
- 상기 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 고전력이 감소하면, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수를 제 1 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 저전력이 감소하면, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수를 제 1 저전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 저전력 주파수로 튜닝하는 단계.
플라즈마 또는 부하의 임피던스는 제공된 전력의 변화에 대해 비선형적으로 반응한다. 또한, 플라즈마의 임피던스는 정사각형 모양의 펄스 중에도 변화한다. 임피던스는 사각형 모양의 펄스의 시작과 중간과 끝에서 다르고, 정사각형 또는 직사각형 펄스 형태와 같은 다른 펄스 형태가 사용될 수 있다면 상황은 훨씬 더 복잡할 수 있다. 따라서, 고전력 및 저 전력 펄스 형상에 따라 고전력 및 저전력 펄스에서 반사된 전력을 최소화하기 위해 다수의 시간 간격들로 고전력 및/또는 저전력 펄스를 분리하고, 대응하는 고전력 또는 저전력 시작 주파수를 각각의 간격에 할당하는 이점이 있다. 2, 3, 4 또는 그 이상의 고전력 또는 저전력 시작 주파수를 포함하는 고전력 및 저전력 시작 주파수 세트를 사용하는 것은 각각의 고전력 또는 저전력 펄스 동안 변화하는 임피던스에 대한 시작 주파수의 적응을 가능하게 할 수 있고, 반사 전력은 따라서 각각의 고전력 또는 저전력 펄스 동안 감소 될 수 있으며, 반사된 고전력 또는 저전력이 각각의 주파수 세트의 하나의 주파수에서 설정된 고전력 또는 저전력 임계값을 초과하자마자, 전체 시작 고전력 또는 저전력 시작 주파수 세트가 변경될 수 있고, 주파수 세트 및 포함된 주파수를 적응시키는 이러한 절차는 발전기가 플라즈마에 에너지를 제공하는 한 수행된다.
설정된 고전력 또는 저전력 임계치는 주파수 또는 각 고전력 또는 저전력 펄스의 진행 과정에 대한 주파수의 할당에 의존할 수도 있고, 설정된 고전력 또는 저전력 임계치는 예컨대 고전력 또는 저전력 펄스의 시작, 중간 또는 끝에서 다를 수 있다.
다수의 시작 주파수를 갖는 시작 주파수 세트를 사용하는 것은 또한 펄스 모드가 제로(0) 전력과는 다른 고전력 레벨 및 저전력 레벨을 적어도 포함한다는 사실과 독립적으로 사용될 수 있고, 시작 주파수 세트를 제공하고 그 후에 상기 및 아래에 기술된 바와 같이 결정된 반사 전력에 따라 주파수 세트를 적응시킴으로써 발전기의 임피던스 및 플라즈마의 임피던스의 적응을 향상시키기 위해 제로(0) 전력과 다른 전력 레벨이 하나뿐인 것으로 충분할 수 있다.
제 7 항 내지 제 12 항에 청구된 측정은 제로(0) 전력과 다른 하나의 전력 레벨로 실현 될 수 있고 따라서 제 1 항 내지 제 6 항의 특징과는 독립적이다. 그에 따라 적응된 발전기 및 플라즈마 처리 시스템에도 동일하게 적용되고, 보다 상세한 설명은 도 7 및 도 10과 관련하여 논의된다.
반사된 고전력 및 저전력은 하나의 고전력 또는 저전력 펄스 내에서 각각의 주파수 세트의 하나 이상의 주파수 또는 심지어 모든 주파수에서 검출될 수 있다.
임피던스의 시간 의존성은 후속하는 고전력 펄스 및/또는 후속하는 저전력 펄스에 대해 본질적으로 동일 할 수 있다.
반사된 고전력은 대안적으로 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수 중 하나에서만 결정될 수 있을 뿐만 아니라 반사된 저전력은 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수 중 하나에서만 결정될 수 있고, 하나의 전력 펄스 내에서 각각의 주파수 세트의 한 주파수에서 반사된 전력의 결정은 반사된 전력을 제한하거나 최소화하기에 충분할 수 있으며, 반사된 고전력 또는 저전력은 고전력 및/또는 저전력 펄스의 동일한 시간 간격(예를 들면, 각각의 펄스를 개시한 후 10초) 내에서 결정될 수 있ㄱ고, 이러한 접근법은 고전력 레벨 및/또는 저전력 레벨의 특정 간격이 반사된 고전력 및/또는 저전력의 신뢰성 있는 검출을 가능하게 하는 경우 유리하게 사용될 수 있다.
상기 방법은 반사된 고전력이 결정되는 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수가 다른 고전력 시작 주파수와 다르게 튜닝 되어 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 야기된 부하 임피던스의 기능적 의존성이 고려가 추가로 특성화될 수 있고, 상기 반사된 저전력이 결정되는 상기 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수는 다른 저전력 시작 주파수와 상이하게 동조 되어 상기 설정된 저전력 펄스 형태에 의해 야기되는 상기 부하 임피던스의 기능적 의존성이 고려된다.
각각의 고전력 및/또는 저전력 펄스의 시간 간격에 대한 임피던스의 기능적 의존성은 각각의 주파수 세트의 주파수의 개별 튜닝을 제공하는데 사용될 수 있다. 따라서, 주파수 세트의 상이한 주파수에 상이한 주파수 스텝을 할당하는 것이 가능할 수 있다.
반사된 저전력은 예컨대 저전력 사각 펄스의 중간에서 저전력 임계치를 약간 초과 할 수 있고, 저전력 사각 펄스의 중간에 해당하는 시간 간격에 할당 된 저전력 주파수의 주파수 스텝은 저전력 임계치를 낮추기 위해 작을 수 있으며, 저전력 사각 펄스의 시작에 대응하는 시간 간격에 할당된 저전력 주파수의 주파수 스텝은 저전력 임계치를 아래로 낮추기 위해 임피던스의 기능적 의존성을 고려할 때 더 클 수 있다.
상기 방법은 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 고전력 주파수 중 하나에서 반사된 전력의 결정에 기초하여 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수를 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 고전력 주파수로 튜닝한 후에 다음의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
- 설정된 수의 고전력 펄스 후에 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 상기 제 1 또는 제 2 고전력 주파수 중 다른 하나에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 고전력 주파수를 제 2 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 고전력 주파수로 튜닝하는 단계 및;
상기 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수를 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 저전력 주파수 중 하나에서 반사된 전력의 결정에 기초하여 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 저전력 주파수로 튜닝한 후에 상기 방법은 다음 단계로 구성된다.
- 설정된 수의 저전력 펄스들 후에 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 상기 제 1 저전력 주파수 또는 상기 제 2 저전력 주파수 중 다른 하나에서 상기 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 반사된 저전력이 상기 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 저전력 주파수를 제 2 저전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 저전력 주파수로 튜닝하는 단계.
각각의 주파수 세트의 주파수는 고전력 또는 저전력 펄스의 특정 주파수 및 할당된 시간 간격에서 용인할 수 없는 불일치가 발생하는 것을 피하기 위해 결정 및 튜닝에 후속적으로 사용된다. 이 접근법은 각각의 고전력 또는 저전력 펄스의 동일한 시간 간격에서 결정하고 튜닝하는 접근법에 대한 대안으로서 사용될 수 있고, 이 경우에 고전력 및/또는 저전력 레벨에서 시간 간격을 스캔하는 것이 가능할 수 있으며, 반사된 고전력의 제 1 결정은 예를 들면, 플라즈마 프로세스를 시작한 후 5번째(5th) 고전력 펄스에서 할당된 제 1 고전력 시작 주파수에서 제 1 시간 간격으로 수행될 수 있고, 반사된 고전력의 제 2 결정은 예컨대 10 번째(10th) 고전력 펄스에서 할당된 제 2 고전력 시작 주파수에서 제 2 시간 간격으로 수행될 수 있다. 고전력 및/또는 저전력 펄스의 시간 간격 및 각각의 시작 주파수를 스캐닝하거나 또는 각각의 고전력 및 저출력 주파수에서 시작 주파수를 변경한 후에 고전력 또는 저전력 주파수 레벨이 시간에 따라 변하는 동안 플라즈마의 임피던스의 기능 의존성을 점검할 수 있고, 그러한 변경의 표시는 예를 들면, 고전력 및/또는 저전력 임계치가 고전력 레벨 및/또는 저전력 레벨의 정해진 시간 간격에서 종종 초과되는 것일 수 있으며, 기능적 종속성의 그러한 체계적 변화는 예컨대 플라즈마 변화의 기본 경계 조건을 나타내는 지표일 수 있고, 이는 발전기 및 플라즈마 챔버를 포함하는 플라즈마 처리 시스템 또는 발전기의 검사를 트리거하는데 사용될 수 있다.
설정된 고전력 및/또는 저전력 펄스의 수는 실험에 의해 또는 반사된 전력이 각각의 임계치 미만인 경우 펄스의 수를 자동으로 증가시키는 자기 학습 알고리즘에 의해 결정될 수 있고, 스텝 크기가 제 1 결정이 임계치보다 큰 전력 반사를 나타낼 정도로 커지자마자, 스텝 크기는 다른 전력 펄스의 설정된 수에 의해 감소 될 수 있으며, 이는 반사된 전력의 다음 결정이 임계치 이하가 될 때까지 반복된다. 이러한 절차는 설정된 단계 내의 전력 펄스의 수(N)가 대응하는 최소 임계값(Nmin) 만큼 낮아질 때까지 유지되고, 이 경우에, 플라즈마 프로세스 또는 플라즈마 처리 시스템의 필수 파라미터 또는 경계 조건이 예를 들면, 채용된 펄스 형태에 대한 임피던스 부하의 함수 의존성의 재조정이 변경 되도록 경고가 발생 될 수 있으며, 상기 플라즈마 처리 시스템은 예를들면, Nmin이 1 인 경우 스위치 오프될 수 있다.
상기 방법은 고전력 시작 주파수 세트가 다수의 고전력 시작 주파수를 포함하고, 다수의 고전력 시작 주파수가 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 결정되는 고전력 레벨에서 부하 임피던스로 적응되어 설정된 고전력 펄스의 설정된 시간 간격 내에서 고전력 시작 주파수의 수가 설정된 고전력 펄스의 설정된 시간 간격 동안 임피던스 부하의 변화에 적응되고, 상기 저전력 시작 주파수 세트는 다수의 저전력 시작 주파수를 포함하며, 상기 다수의 저전력 시작 주파수는 설정된 저전력 펄스 형태에 의해 결정되는 저전력 레벨에서 부하 임피던스로 적응되어 설정된 저전력 펄스의 설정된 시간 간격 내에 저전력 시작 주파수의 수가 설정된 저전력 펄스의 설정된 시간 간격 동안 임피던스 부하의 변화에 적응되는 것을 특징으로 할 수 있다.
고전력 및/또는 저전력 펄스는 이 경우 비 등거리 시간 간격으로 분할될 수 있다. 따라서 반사된 고전력 또는 저전력의 피크를 피하기 위해 시간에 따른 임피던스의 변화(dZ/dt)에 시간당 주파수의 수를 적용하는 것이 가능할 수 있고, 고전력 및/또는 저전력 시작 주파수 세트가 후속의 고전력 및/또는 저전력 주파수 세트로 대체되는 경우 동일한 접근법이 적용될 수 있다.
상기 방법은 고전력 시작 주파수의 서브 세트가 반사된 고전력을 결정하고 고전력 시작 주파수를 동조시키는 데 사용되고, 저전력 시작 주파수의 서브 세트가 반사된 저전력을 결정하고 저전력 시작 주파수를 동조시키는 데 사용된다.
주파수 세트가 다수의 주파수를 포함하는 경우, 주파수 세트의 하나 이상의 주파수를 사용하는 것이 유리할 수 있고, 이 경우 고전력 및/또는 저전력 주파수 펄스의 특성 부분에 할당된 주파수 세트의 주파수가 사용될 수 있으며, 예컨대 고전력 및/또는 저전력 펄스의 시작, 중간 및 끝에서 하나의 주파수로 결정 및 동조를 제한하는 것이 가능할 수 있다. 이 과정은 펄스의 시작에 가까운 세트의 주파수(3) 일 수 있는 시작 주파수에서 시작할 수 있고, 다음 결정 및 튜닝 과정은 펄스의 중간에서 주파수(10)와 펄스의 마지막에서 다음 하나의 주파수(12)가 될 수 있으며, 이 절차는 플라즈마 프로세스가 종료될 때까지 반복될 수 있고, 펄스의 하나의 특성 부분(예를 들면, 2, 9 및 11) 내에서 주파수를 순차적으로 변경하는 것이 가능할 수도 있으며, 펄스의 하나의 특징적인 부분 내에서 결정 및 동조에 사용되는 주파수의 수는 심지어 상이할 수 있고(예컨대 펄스의 시작에서 2개, 중간 및 끝에서 1개), 각각의 주파수 세트의 주파수는 고전력 또는 저전력 임계치가 주파수의 서브 세트의 설정된 수(예를 들면, 1 또는 2)를 초과하는 즉시 튜닝될 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 또 다른 목적은 플라즈마에 전력을 공급하는 발전기를 제공하는 것이다. 이러한 발전기는 전술한 바와 같은 플라즈마 프로세스에서 사용될 수 있다.
상기 발전기는 제어 회로 및 전력 발전기를 포함하고, 상기 제어 회로는 적어도 하나의 처리 장치, 적어도 하나의 메모리 장치, 적어도 하나의 전력 측정 장치 및 적어도 하나의 주파수 튜너를 포함한다. 상기 제어 회로는 펄스 모드에서 전력 발전기를 구동하도록 조정되며, 상기 펄스 모드는 고전력 레벨을 포함하는 적어도 고전력 펄스 및 제로(0) 전력과는 다른 저전력 레벨을 포함하는 저전력 펄스를 포함한다. 상기 제어 회로는 또한 RF 전력이 설정된 고전력 펄스 형태를 갖는 고전력 레벨을 갖는 고전력 펄스에서 적어도 하나의 고전력 시작 주파수를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트와 함께 제공되도록 상기 전력 발생기를 제어하도록 조정되고, 상기 제어 회로는 또한 RF 전력에 설정된 저전력 펄스 형태를 갖는 저전력 레벨을 갖는 저전력 펄스에서 적어도 하나의 저전력 시작 주파수를 포함하는 저전력 시작 주파수 세트와 함께 제공되도록 상기 전력 발생기를 제어하도록 조정되며, 고전력 시작 주파수 세트 및 저전력 시작 주파수 세트는 메모리 장치에 저장되고, 상기 전력 측정 장치는 고전력 시작 주파수에서 반사된 고전력을 결정하도록 조정되어 있으며, 상기 전력 측정 장치는 또한 저전력 시작 주파수에서 반사된 저전력을 결정하도록 조정되어 있다. 상기 처리 장치는 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하는지 여부를 결정하도록 구성되고, 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하는 경우 고레벨 제어신호를 주파수 튜너에 제공하도록 처리 장치가 구성되며, 상기 주파수 튜너는 고레벨 제어신호에 의해 고전력 시작 주파수를 상이한 제 1 고전력 주파수로 동조시키도록 구성되고, 상기 전력 발전기는 반사된 고전력이 고전력 임계값 이하로 감소되도록 제 1 고전력 주파수에서 고전력 레벨에 RF 전력을 제공하도록 구성되며, 상기 처리 장치는 반사된 저전력이 저전력 임계치를 초과하는지 여부를 결정하도록 구성되고, 반사된 저전력이 저전력 임계값을 초과하는 경우 저레벨 제어신호를 주파수 튜너에 제공하도록 처리 장치가 구성되며, 상기 주파수 튜너는 저레벨 제어신호에 의해 저전력 시작 주파수를 상이한 제 1 저전력 주파수로 튜닝시키도록 구성되고, 상기 전력 발전기는 반사된 저전력이 저전력 임계치 이하로 감소되도록 제 1 저전력 주파수에서 저전력 레벨에 RF 전력을 제공하도록 구성된다.
제어 유닛 및 발전기는 특수화된 회로 배열 또는 다른 하나의 공통 집적 회로 배열에 의해 개별적으로 구현될 수 있고, 상기 제어 회로는 처리 장치, 메모리 장치, 전력 측정 장치 및 주파수 튜너의 기능이 분배된 구성 요소에 의해 실현되는 폐쇄 장치일 수 있으며, 대안적으로 상기 제어 회로는 처리 장치, 메모리 장치, 전력 측정 장치 및 주파수 튜너의 기능이 그에 따라 적응된 인터페이스에 의해 상호 작용하는 상이한 모듈에 의해 실현되는 분산 배치일 수 있고, 상기 메모리 장치는 하나 이상의 메모리 모듈 또는 서브 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 처리 장치는 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
발전기는 플라즈마 챔버를 더 포함하는 플라즈마 처리 시스템에 포함될 수 있고, 플라즈마는 화학 성분 및 안정한 플라즈마 프로세스를 가능하게 하는 물리적 경계 조건을 제공하기 위한 공급 장치를 포함하는 플라즈마 챔버에서 발생되며, 플라즈마 처리 시스템은 발전기 및 플라즈마 챔버의 임피던스 매칭을 단순화 할 수 있는 매칭 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 또 다른 목적은 청구항 13에 따른 발전기의 적어도 하나의 동작 메모리 장치상에 저장될 수 있는 코드 수단을 포함하는 개선된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이며, 상기 코드 수단은 청구항 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법이 청구항 제 13 항에 따른 발전기의 작동 처리 장치에 의해 실행될 수 있고, 동작 메모리 장치 또는 동작 처리 장치는 메모리 장치 또는 처리 장치와 동일하거나 상이할 수 있다.
청구항 제 1 항 내지 제 12 항의 방법, 제 13 항의 발전기 및 제 15 항의 컴퓨터 프로그램 제품은 특히 종속 항에 정의된 것과 유사 및/또는 동일한 실시 예들을 갖는다.
상기 방법, 발전기, 플라즈마 처리 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품은 반복되는 것에 대한 플라즈마의 안정성 및 본질적으로 동일한 고전력 및 저전력 펄스가 제어 노력을 감소시키고 플라즈마 프로세스의 안정성을 확인하기 위해 사용된다는 이점을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 각각의 독립항과 종속항의 임의의 조합일 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
추가적인 유익한 실시 태양은 하기에 정의된다.
본 발명의 이러한 태양 및 다른 태양은 이하에 설명되는 실시예를 참조하여 명백하게 설명될 것이다.
이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예로서 설명될 것이다.
본 발명은 상기 방법, 발전기, 플라즈마 처리 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품은 반복되는 것에 대한 플라즈마의 안정성 및 본질적으로 동일한 고전력 및 저전력 펄스가 제어 노력을 감소시키고 플라즈마 프로세스의 안정성을 확인하기 위해 사용되는 각별한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전기의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 개략도,
도 3은 고전력 및 저전력 레벨을 갖는 펄스 시퀀스의 제 1 실시 예의 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 펄스 시퀀스에 의해 야기 된 플라즈마의 임피던스의 기능 의존성의 개략도,
도 5는 도 3의 펄스 시퀀스에 맵핑된 고/저 전력 시작 주파수 세트의 개략도,
도 6은 도 4의 기능적 의존도에 맵핑된 고/저 전력 시작 주파수 세트의 개략도,
도 7은 또 다른 펄스 시퀀스에 맵핑된 고전력 주파수 세트의 개략도,
도 8은 펄스 시퀀스 동안 튜닝 절차의 개략도,
도 9는 주파수 튜닝의 제 1 방법의 개략도,
도 10은 주파수 튜닝의 제 2 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 시스템의 개략도,
도 3은 고전력 및 저전력 레벨을 갖는 펄스 시퀀스의 제 1 실시 예의 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 펄스 시퀀스에 의해 야기 된 플라즈마의 임피던스의 기능 의존성의 개략도,
도 5는 도 3의 펄스 시퀀스에 맵핑된 고/저 전력 시작 주파수 세트의 개략도,
도 6은 도 4의 기능적 의존도에 맵핑된 고/저 전력 시작 주파수 세트의 개략도,
도 7은 또 다른 펄스 시퀀스에 맵핑된 고전력 주파수 세트의 개략도,
도 8은 펄스 시퀀스 동안 튜닝 절차의 개략도,
도 9는 주파수 튜닝의 제 1 방법의 개략도,
도 10은 주파수 튜닝의 제 2 방법의 개략도이다.
도면에서, 동일한 번호는 동일한 객체를 나타내며, 도면의 객체가 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예를 도면에 의해 설명한다.
도 1은 발전기(100)의 일 실시 예를 나타낸 개략도이다. 발전기(100)는 발전기 인터페이스(170)를 통해 도 2에 도시된 플라즈마 챔버(220)에 RF 전력을 공급하는 발전기(150)를 제어하기 위한 제어회로(110)를 포함한다.
상기 발전기(150)는 0.1 ∼ 200MHz 범위의 상이한 RF 주파수에서 RF 전력을 제공 할 수 있고, 상기 발전기(150)는 정의된 주파수 범위(예를 들면, 2MHz에서 하나의 서브 발전기 및 95MHz ∼ 105MHz 사이의 주파수 범위에서 RF 전력을 제공하기 위한 가변 주파수를 갖는 또 다른 서브 발전기)에서 RF 전력을 제공하도록 적응된 하나 이상의 서브 발전기를 포함할 수 있으며, 상기 제어회로(110)는 프로세싱 장치(112; 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로 프로세서), 메모리 장치(114; RAM, SSD, 디스크 드라이브, 광학 저장 장치 등), 순방향 전력 및 반사 전력을 측정하기 위한 전력 측정장치(116) 및 발전기(100)를 손상시킬 수 있는 반사된 전력을 최소화하기 위해 RF 전력의 주파수를 변경하기 위한 주파수 튜너(118)를 포함한다.
순방향 전력은 발전기(150)로부터 플라즈마 챔버(220)로 전달되어 발전기 (150)에 의해 생성되는 전력이고, 반사된 전력은 발전기와 플라즈마 챔버(220) 사이의 임피던스 불일치로 인해 반사된 전력이다.
상기 제어회로(110) 및 특히 전력 측정장치(116)는 발전기(150)와 발전기 인터페이스(170) 사이에 배치된 방향성 결합기(160)에 의해 순방향 전력 및 반사 전력에 관한 정보를 수신하고, 상기 전력 측정장치(116)는 반사된 전력 및 순방향 전력 또는 반사된 전력 및 순방향 전력의 비율을 결정하고 이 정보를 처리장치(112)로 전송하며, 이 비율은 플라즈마의 임피던스가 이 주파수에서 의존(압력 및 화학적 조성과 같은 다른 요인들과 함께)하기 때문에 실제 전력 레벨 및 RF 전력이 제공되는 주파수에 의존하고, 상기 처리장치(112)는 반사된 전력 또는 반사된 전력과 순방향 전력 사이의 비율이 임계값을 초과하는지 여부를 결정하기 위해 전력 측정장치(116)에 의해 제공된 정보를 사용하며, 상기 처리장치(112)는 반사된 전력이 임계값을 초과하자마자 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호는 발전기(150)가 RF 전력을 플라즈마에 제공하는 주파수를 변경시키는 주파수 튜너(118)로 전송되며, 상기 전력 측정 장치(116)는 변경된 주파수에서 반사된 전력을 측정하고, 상기 제어회로(110)는 또한 반사된 전력이 여전히 임계값을 초과하는 경우 반사된 전력이 변경된 주파수의 반응에서 감소 또는 증가 되었는지를 결정하고, 추가의 제어신호를 생성하며, 이들 제어신호는 발전기(150)의 주파수의 추가 변화를 트리거 하고, 여기서 제어 신호는 주파수 변경의 방향을 트리거 하며, 주파수의 감소로 인해 반사된 전력이 감소하는 경우, 주파수 변화의 방향 (예컨대, 보다 낮은 주파수로의 변화)이 유지되고, 주파수의 감소로 인해 반사된 전력이 증가하면 주파수 변경 방향이 변경되며, 이 절차는 반사된 전력이 임계값보다 낮아질 때까지 반복되고, 반사된 전력이 임계값보다 낮은 변경된 주파수는 반사된 전력이 임계값을 초과하도록 플라즈마의 임피던스가 다시 변할 때까지 유지되어 위에서 설명한 바와 같이 새로운 동조 루프를 트리거링 한다. 따라서, RF 전력이 제공되는 주파수는 반사된 전력을 제한하기 위한 중요한 제어 파라미터이다.
도 2는 발전기(100)와 플라즈마 챔버(220) 외에 발전기(100)와 플라즈마 챔버(220) 사이에 배치된 정합회로(210)를 포함하는 플라즈마 처리 시스템의 일 실시 예의 개략도이다. 상기 매칭회로(210)는 발전기(100)의 임피던스를 로드의 임피던스, 즉 플라즈마 챔버(220) 내의 플라즈마로 변환시키고, 상기 정합회로(210)는 발전기(100)와 플라즈마 간의 임피던스 정합을 단순화하며, 이러한 임피던스 정합은 발전기(100)의 규정된 임피던스 및 정의된 플라즈마 임피던스에서 정의된 주파수에서 가장 좋다. 따라서, 반사된 전력은 플라즈마의 임피던스가 변화하자마자 증가한다. 반사를 최소화하기 위한 하나의 옵션은 튜닝 가능한 정합회로 예를 들면, 튜닝 가능한 커패시터들을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마의 임피던스는 도 3 ∼도 6과 관련하여 상세히 논의된 바와 같이 RF 전력을 제공하기 위해 사용되는 펄스 형태에 더 좌우된다. 상기 플라즈마를 펄스 모드에서 구동하면 임피던스 정합이 어려워지는데, 그 이유는 임피던스가 펄스에 따라 빠르게 변하기 때문에 동조 가능한 매칭회로가 느려질 수 있기 때문이다. 이 경우 반사된 전력을 제한하기 위한 가장 중요한 제어 파라미터는 튜닝 가능한 매칭회로 처럼 주파수가 훨씬 더 빠르게 튜닝될 수 있기 때문에 RF 전력이 제공되는 주파수이다.
상기 제어회로(110)는 전력이 펄스모드에서 본질적으로 일정한 전력 레벨로 제공되는 점화 단계 후에 RF 전력을 제공하도록 발전기를 제어하고, 상기 펄스 모드는 고전력 레벨(304) 및 저전력 레벨(302)을 포함하며, 이러한 펄스 모드의 예가 직사각형 고전력 펄스들(314) 및 저전력 펄스들(312)을 나타낸 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 나타낸 펄스 모드는 도 4에 개략적으로 도시된 플라즈마의 임피던스 변화에 대응하고, 임피던스 변화는 고전력 펄스(314)의 시작에서 임피던스 피크 (412), 고전력 펄스(314)의 중간에서 상대적으로 일정한 임피던스(414), 저전력 펄스 (312)의 시작에서보다 작은 임피던스 피크(416)가 저전력 펄스 (312)의 중간에서 상대적으로 일정한 임피던스(418)를 따른다. 임피던스는 펄스 형태 및 진폭이 유지되고 플라즈마 조건이 본질적으로 일정한(예를 들면, 압력) 경우에만 반복적인 고전력 및 저전력 펄스(314, 312)에 따라 천천히 변하는 것이 관찰되었고, 또한, 반사된 전력을 제한하기 위해 고출력 및 저출력 시작 주파수 세트가 플라즈마 점화 후에 사용될 수 있다는 것이 관찰되었다. 이 경우 고전력 시작 주파수 세트는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 플라즈마의 점화 직후 고전력 펄스(314)에서 플라즈마의 임피던스 변화의 기능 의존성에 적응되는 3 개의 고전력 시작 주파수(502, 504 및 506)를 포함히고, 발전기가 순방향 전력을 제공하는 제 1 고전력 시작 주파수는 고전력 펄스 (314)의 시작에서 낮은 반사된 전력을 제공하도록 적응되며, 발전기가 순방향 전력을 제공하는 제 2 고전력 시작 주파수(504)는 고전력 펄스(314)의 시작에서 임피던스 편이 최대(임피던스가 발전기의 임피던스보다 낮거나 높을 수 있는 것) 직후에 낮은 반사된 전력을 제공하도록 적응된다.
발전기가 순방향 전력을 제공하는 제 3 고전력 시작 주파수(506)는 고전력 펄스(314)를 시작한 후에 임피던스가 ㎲로 본질적으로 일정하게 유지될 때 낮은 반사된 전력을 제공하도록 구성되고, 저전력 레벨(302)에서 반사된 전력을 최소화하거나 적어도 제한하기 위해 저전력 시작 주파수 세트가 2 개의 저전력 시작 주파수(512 및 514)를 포함하여 사용되는 저전력 펄스 (312)에서 동일한 접근법이 사용된다. 예컨대 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)가 제공되는 고전력 펄스(314)에 대한 시간 간격은 등거리가 아니고 임피던스 기능의 특징 부분에 있고, 주파수는 고전력 또는 저전력 펄스(314, 312)의 시작에 대해 자정 시점에 할당되며, 더 높은 고전력 시작 주파수 및 저전력 시작 주파수는 플라즈마의 점화 직후에 반사된 전력을 더 감소시키는 것을 도울 수 있다.
고전력 시작 주파수들(502, 504 및 506) 및 저전력 시작 주파수들(512, 514)은 메모리 장치(114)에 저장되고 발전기가 고전력 펄스 또는 저 전력 펄스(314, 312)의 지정된 시점에 시작 주파수에서 순방향 전력을 제공하도록 주파수 튜너 (118)로 전송된다.
상기 플라즈마의 기능적 의존성은 고전력 펄스(314)가 고전력 임계치를 초과하는 동안 또는 전력을 의미하는 반사된 고전력이 고전력 레벨(304)에서 반사될 때 까지 또는 저전력 펄스(312)가 저전력 임계치를 초과하는 동안 전력을 의미하는 반사된 저전력이 저전력 레벨(302)에서 반사될 때 까지 각각의 고전력 및 저전력 펄스 (314, 312)에 따라 천천히 변화하고, 고전력 시작 주파수들(502, 504, 506) 및/또는 저전력 시작 주파수들(512, 514)은 이 경우 도 1 및 대응 명세서에서 일반적으로 설명된 바와 같이 튜닝되어야 한다.
도 8은 도 3 및 도 6에서 설명된 펄스 시퀀스 동안 튜닝 절차의 개략도를 도시한다. 이 논의는 고전력 레벨 또는 고전력 펄스에서 측정을 기반으로 하지만 저전력 레벨 또는 저전력 펄스에도 적용된다. 이 점에서 고전력 또는 저전력 또는 저 전력 레벨과 고전력 또는 저전력 펄스는 직사각형 펄스 형태의 경우와 동일하게 보이고, 고전력 펄스는 비 직사각형 고전력 펄스 형태의 경우에 다수의 고전력 레벨을 포함할 수 있으며, 고전력 펄스 내에서 증가하는 전력의 램프예가 될 수 있고, 고전력 레벨의 일부가 대응하는 저전력 펄스(예를 들면, 상이한 슬로프를 갖는 램프를 포함하는 고전력 및 저전력 펄스)의 저 전력 레벨보다 낮을 수도 있다.
상기 발전기(100)는 고전력 펄스에 걸쳐 등 간격으로 분포된 6 개의 고전력 시작 주파수를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트로 고전력 펄스 내에서 플라즈마의 점화 후에 RF 전력을 제공하고, 상기 전력은 고전력 펄스의 처음 20㎲ 이내에 첫 번째 고전력 시작 주파수에서 제공되며, 고전력 펄스의 두 번째 20㎲ 이내에 두 번째 고전력 시작 주파수에서 제공되는 식으로 계속되고, 상기 고전력 시작 주파수 세트의 고전력 스티어링 주파수는 발전기(100)의 제어회로(110)의 메모리 장치(114)에 저장된다.
상기 반사된 고전력은 플라즈마의 점화 후에 제 3 고전력 펄스(802)에서 처음으로 결정되고, 상기 반사된 고전력은 고전력 시작 주파수 세트의 제 1 고전력 시작 주파수 및 고전력 임계치 이하에서 측정되어 고출력 시작 주파수가 다음의 3 고전력 펄스에 대해 사용되며, 상기 반사된 고전력은 플라즈마의 점화 후에 제 6 고전력 펄스(804)에서 두 번째로 결정되고, 상기 반사된 고전력은 고전력 시작 주파수 세트의 제 2 고전력 시작 주파수에서 측정되어 고전력 임계치를 초과하며, 시간에 따라 변하는 부하(플라즈마)의 임피던스는 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하도록 변경되고, 고전력 시작 주파수 세트의 주파수는 각각의 고전력 시작 주파수에 주파수 스텝(△f)의 개별 분율을 추가하여 개별적으로 조정됩니다. 주파수 스텝(△f)의 분율은 주파수 세트의 주파수가 할당되는 고전력 펄스의 각 시점에서 부하 임피던스의 예상되는 변화에 적용된다. 전체 주파수 스텝이 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수에 추가되고, 주파수 스텝의 3/4이 제 3 고전력 시작 주파수에 추가되고 주파수 스텝의 절반이 제 4, 제 5 및 제 6 고전력 시작 주파수에 추가되며, 튜닝된 고전력 주파수 세트의 동조된 고전력 주파수가 제 7 고 전력 펄스 (806)에 인가되고, 반사된 고전력이 제 3 동조 고전력 주파수에 할당된 제 7 고전력 펄스(806)의 시점에서 측정되고, 반사된 고전력은 여전히 고전력 임계값을 초과하고 이전 측정값을 초과한다. 튜닝 및 결정 프로세스는 8 개의 고전력 펄스 (808)에서 반복되고, 여기서 상기 주파수는 이전의 제 7 고전력 펄스(806)에서 고전력 주파수 세트의 각 주파수에 추가된 Δf 분율의 2 배를 감산함으로써 조정되며, 곱셈 계수 또는 Δf는 보다 정교한 접근법으로 결정된 반사 고전력에 적용될 수도 있다.
상기 반사된 고전력은 제 4 동조 고전력 주파수에 할당되고 제로에 가깝고 고전력 임계값보다 훨씬 낮은 8 개의 고전력 펄스(808)의 시점에서 측정되고, 튜닝된 고전력 주파수는 제 1 고전력 주파수 세트로 설정되며, 반사된 고전력의 결정을 고려하여 다음 결정까지의 시간 간격이 증가 되어 반사된 고전력이 다음번 13 번째 고전력 펄스(810)에서 측정되고, 상기 반사된 고전력은 제 1 고전력 주파수 세트의 제 5 고전력 주파수에 할당된 제 13 고전력 펄스(810)의 시점에서 결정되며, 이 절차는 후속 고전력 펄스에서 반복되어 각각의 고출력 주파수 세트의 다음 주파수가 사용될 때까지 여섯 번째 주파수에 도달하고 첫 번째 주파수로 다시 시작된다.
고전력 또는 저전력 펄스의 하나 이상의 시점이 주파수만이 튜닝 프로세스의 민감도를 향상시키기 위해 각각의 시점에 할당된 반사된 고전력 또는 저전력을 결정하는데 사용되는 부하의 임피던스의 변화에 대해보다 민감한 경우에 바람직할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 제 1 주파수 튜닝 방법의 개략도를 나타낸다. RF 전력이 고전력 시작 주파수 세트를 갖는 고전력 펄스 단계(910)에서 제공되고, 단계(920)에서 반사된 고전력이 고전력 임계값을 초과하는지가 결정되며, 고전력 시작 주파수 세트의 하나 이상의 고전력 시작 주파수는 반사된 고전력이 고전력 임계치를 미치지 못하는 한 단계(930)에서 튜닝된다. 또한, RF 전력이 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 저전력 펄스 단계(940)에서 제공되고, 단계(950)에서 반사된 저전력이 저전력 임계치를 초과하는지가 결정되며, 저전력 시작 주파수 세트의 하나 이상의 저전력 시작 주파수는 반사된 저전력이 저전력 임계치를 미치지못하는 한 단계(960)에서 튜닝된다.
도 7은 또 다른 펄스 시퀀스에 매핑된 고전력 주파수 세트의 개략도를 나타낸다. 도 7에서 설명한 펄스 모드는 청구 범위에 포함되지 않으며, 도 7은 전력 펄스가 단 하나의 고전력 레벨(704)이 있는 경우 사용될 수 있는 동안 부하 임피던스의 시간 변화에 대한 발전기(100)의 임피던스를 정합시키기 위해 다수의 시간 스텝으로 각각의 펄스를 분할하고 해당 주파수를 시간 스텝에 할당하는 접근법이 또한 사용될 수 있음을 보여준다. 이 경우 전력이 플라즈마에 제공되지 않는 시간 위상에 의해 분리되는 직사각형 전력 펄스가 존재하고, 도 7은 고전력 시작 주파수 세트의 주파수가 이미 전력 펄스에 적용된 제 1, 제 2 및 제 3 고전력 주파수들 (712, 714, 716)을 포함하는 제 1 고전력 주파수 세트로 튜닝된 펄스 시퀀스의 중간 위상을 나타낸다. 이들 주파수는 반사된 전력이 3 개의 주파수(712, 714, 716) 모두에서 결정되었고, 모든 경우에 소정의 임계치 이상으로 결정되었기 때문에 후속 전력 펄스에서 동조된 제 1, 제 2 및 제 3 고전력 주파수(712', 714', 716 ')로 튜닝되며, 이 절차는 필요한 경우 반사된 전력이 세 주파수 모두에서 임계치 이하가 될 때까지 후속 전력 펄스에서 반복된다.
도 10은 청구 범위의 범주에 속하지 않는 제 2 주파수 튜닝 방법의 개략도를 나타낸다. 도 10에서 설명한 방법은 도 7과 관련하여 기술된 바와 같은 펄스 모드에 적용될 수 있고, 시작 주파수 세트와 같이 전력 펄스에서 RF 전력이 단계(1010)에서 제공되며, 시작 주파수 세트는 도 1과 관련하여 논의된 바와 같이 메모리 장치(114)에 저장되는 하나 이상의 시작 주파수를 포함하고, 단계(1020)에서 반사된 전력이 임계치를 초과하는지가 결정되며, 반사된 전력이 임계값에 미치지 못하는 한, 시작 주파수 세트의 하나 이상의 시작 주파수가 단계(1030)에서 튜닝 된다.
본 발명의 아이디어는 예를 들면, 펄스 모드에서 RF 전력에 의해 구동되는 플라즈마로서 시변 부하를 주파수 튜닝하는 방법을 제공하는 것이고, 시변 부하의 임피던스 변화는 바람직하게는 하나의 펄스에 걸친 임피던스의 시간 의존성이 후속 펄스에서 거의 변하지 않게 되며, 이 방법은 그러한 시변 부하를 구동하도록 발전기를 제어하는 데 사용될 수 있고, 발전기와 시변 부하는 시스템을 구축할 수 있다.
본 발명은 도면들 및 전술한 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 예시적이거나 전형적인 것으로 간주되어야 하며 한정되는 것은 아니다.
본 개시 내용을 읽음으로써 당업자에게는 다른 변형이 명백할 것이다. 그러한 변형은 당 업계에 이미 공지되어 있고 본 명세서에 이미 기재된 특징 대신에 또는 추가하여 사용될 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다.
개시된 실시 형태에 대한 변형은 도면, 개시 및 첨부된 청구항의 연구로부터 당업자에 의해 이해되고 영향받을 수 있다. 청구 범위에서 "포함하다"라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수의 요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 특정 조치가 서로 다른 종속 항에 인용되어 있다는 단순한 사실만으로 이러한 조치의 조합을 사용하여 이점을 얻을 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
청구범위 내의 모든 참조 부호는 그 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
100 : 발전기 110 : 제어회로
112 : 처리장치 114 : 저장장치
116 : 전력 측정장치 118 : 주파수 튜너
150 : 발전기 160 : 방향 결합기
170 : 발전기 인터페이스 210 : 매칭회로
220 : 플라즈마 챔버 302 : 저전력 레벨
304 : 고전력 레벨 312 : 저전력 펄스
314 : 고전력 펄스 410 : 플라즈마의 임피던스
412 : 고전력 펄스의 시작에서의 임피던스 피크
414 : 고전력 펄스의 중간에서의 임피던스
416 : 전전력 펄스의 시작에서의 임피던스 피크
418 : 저전력 펄스의 중간에서의 임피던스
502 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 1 고전력 시작 주파수
504 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 2 고전력 시작 주파수
506 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 3 고전력 시작 주파수
512 : 제 1 저전력 시작 주파수 세트의 제 1 저전력 시작 주파수
514 : 제 1 저전력 시작 주파수 세트의 제 2 저전력 시작 주파수
704 : 고전력 레벨
712 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수
714 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 2 고전력 주파수
716 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 3 고전력 주파수
712' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 1 고전력 주파수
714' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 2 고전력 주파수
716' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 3 고전력 주파수
802 : 제 3 고전력 펄스 804 : 제 6 고전력 펄스
806 : 제 7 고전력 펄스 808 : 제 8 고전력 펄스
810 : 제 13 고전력 펄스
910 : 고전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
920 : 반사된 고전력 결정
930 : 고전력 시작 주파수 튜닝
940 : 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
950 : 반사된 저전력 결정
960 : 저전력 시작 주파수 튜닝
1010 : 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
1020 : 반사된 고전력 결정
1030 : 시작 주파수 튜닝
112 : 처리장치 114 : 저장장치
116 : 전력 측정장치 118 : 주파수 튜너
150 : 발전기 160 : 방향 결합기
170 : 발전기 인터페이스 210 : 매칭회로
220 : 플라즈마 챔버 302 : 저전력 레벨
304 : 고전력 레벨 312 : 저전력 펄스
314 : 고전력 펄스 410 : 플라즈마의 임피던스
412 : 고전력 펄스의 시작에서의 임피던스 피크
414 : 고전력 펄스의 중간에서의 임피던스
416 : 전전력 펄스의 시작에서의 임피던스 피크
418 : 저전력 펄스의 중간에서의 임피던스
502 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 1 고전력 시작 주파수
504 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 2 고전력 시작 주파수
506 : 제 1 고전력 시작 주파수 세트의 제 3 고전력 시작 주파수
512 : 제 1 저전력 시작 주파수 세트의 제 1 저전력 시작 주파수
514 : 제 1 저전력 시작 주파수 세트의 제 2 저전력 시작 주파수
704 : 고전력 레벨
712 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 고전력 주파수
714 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 2 고전력 주파수
716 : 제 1 고전력 주파수 세트의 제 3 고전력 주파수
712' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 1 고전력 주파수
714' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 2 고전력 주파수
716' : 제 1 고전력 주파수 세트의 동조된 제 3 고전력 주파수
802 : 제 3 고전력 펄스 804 : 제 6 고전력 펄스
806 : 제 7 고전력 펄스 808 : 제 8 고전력 펄스
810 : 제 13 고전력 펄스
910 : 고전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
920 : 반사된 고전력 결정
930 : 고전력 시작 주파수 튜닝
940 : 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
950 : 반사된 저전력 결정
960 : 저전력 시작 주파수 튜닝
1010 : 저전력 시작 주파수 세트를 갖는 RF-전력 제공
1020 : 반사된 고전력 결정
1030 : 시작 주파수 튜닝
Claims (15)
- 펄스 모드를 포함하며, 상기 펄스 모드는 고전력 레벨(304) 및 저전력 레벨(312)을 포함하는 적어도 고전력 펄스(314)와 제로 전력과 다른 저전력 레벨(302)을 포함하는 저전력 펄스(312)를 포함하고, 발진기의 주파수 튜닝 방법이
- 설정된 고전력 펄스 형태를 갖는 고전력 펄스(314)에서 적어도 하나의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트와 같이 RF 전력을 제공하는 단계;
- 설정된 저전력 펄스 형태를 갖는 저전력 펄스(312)에서 적어도 하나의 저전력 시작 주파수(512, 514)를 포함하는 저전력 시작 주파수 세트와 같이 RF 전력을 제공하는 단계;
- 상기 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하여 제 1 고전력 주파수에서 반사된 고전력이 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 상이한 제 1 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 저전력 시작 주파수(512, 514)에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 저전력 임계치를 초과하여 제 1 저전력 주파수에서 반사된 저전력이 저전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 저전력 시작 주파수(512, 514)를 상이한 제 1 저전력 주파수로 튜닝하는 단계로 이루어진 플라즈마에 전력을 공급하기 위한 발전기의 주파수 튜닝 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 단계가
- 제 1 고전력 펄스에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과할 때까지 연속 고전력 펄스에서 반사된 고전력을 결정하고 반사된 고전력의 연속 결정을 다른 고전력 펄스(314)에서 수행하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하면 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 튜닝하는 단계;
- 제 1 저전력 펄스에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과할 때까지 연속 저전력 펄스에서 반사된 저전력을 결정하고 반사된 저전력의 연속 결정을 다른 저전력 펄스(312)에서 수행을 반복하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하면, 상기 저전력 시작 주파수(512, 514)룰 튜닝하는 단계로 이루어진 발전기의 주파수 튜닝방법. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 튜닝하는 단계가
- 설정된 고전력 주파수 단계에 의해 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)의 주파수를 변경된 고전력 주파수로 변환하는 단계;
- 상기 변경된 고전력 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치보다 낮은 경우, 상기 변경된 고전력 주파수를 상기 제 1 고전력 주파수로 설정하는 단계로 이루어지고;
상기 저전력 시작 주파수(512, 514)를 튜닝하는 단계가
- 설정된 저전력 주파수 단계에 의해 저전력 시작 주파수(512, 514)의 주파수를 변경된 저전력 주파수로 변환하는 단계;
- 상기 변경된 저전력 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치보다 낮은 경우, 상기 변경된 저전력 주파수를 상기 제 1 저전력 주파수로 설정하는 단계를 포함하는 발전기의 주파수 튜닝 방법. - 제 3항에 있어서, 상기 변경단계, 결정단계 및 설정단계는 하나의 고전력 펄스 또는 저전력 펄스 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 변경단계, 결정단계 및 설정단계는 적어도 2 개의 고전력 펄스 또는 적어도 2 개의 저전력 펄스 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 단계가
- 상기 제 1 고전력 주파수를 설정한 후 설정된 수의 고전력 펄스 후에 상기 제 1 고전력 주파수에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치 이하로 감소하면, 상기 제 1 고전력 주파수를 다른 제 2 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 제 1 저전력 주파수를 설정한 후 설정된 수의 저전력 펄스 후에 상기 제 1 저전력 주파수에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 저전력이 감소하면, 상기 제 1 저전력 주파수를 다른 제 2 저전력 주파수로 튜닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 고전력 시작 주파수 세트는 적어도 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)는 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 결정되는 고전력 레벨(304)에서 임피던스를 로드하도록 적용되며, 저전력 시작 주파수 세트는 적어도 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)는 설정된 저전력 펄스 형태에 의해 결정되는 저전력 레벨(302)에서 임피던스를 로드하도록 적응되고, 상기 방법이
- 상기 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 고전력이 감소하면, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 제 1 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 고전력 주파수로 튜닝하는 단계;
- 상기 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 상기 반사된 저전력이 감소하며, 상기 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)를 제 1 저전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 저전력 주파수로 튜닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법. - 제 7항에 있어서, 상기 반사된 고전력은 상기 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506) 중 하나에서만 결정되고, 상기 반사된 저전력은 상기 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수 512, 514) 중 하나에서만 결정되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 반사된 고전력이 결정되는 상기 제 1 또는 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)는 상기 다른 고전력 시작 주파수 (502, 504, 506)와 다르게 튜닝되어 상기 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 야기된 부하 임피던스의 기능 의존성이 고려되고, 상기 반사된 저전력이 결정되는 상기 제 1 또는 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)는 상기 다른 저전력 시작 주파수(512 , 514)와 다르게 튜닝되어 상기 설정된 저전력 펄스 형태에 의해 야기된 부하 임피던스의 기능 의존성이 고려되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 상기 제 1 및 제 2 고전력 주파수 중 하나에서 반사된 전력의 결정에 기초하여 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 고전력 주파수로 튜닝한 후 상기 방법이
- 설정된 수의 고전력 펄스(304) 후에 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 상기 제 1 또는 제 2 고전력 주파수 중 다른 하나에서 반사된 고전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치를 초과하여 반사된 고전력이 고전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 제 1 고전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 고전력 주파수를 제 2 고전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 고전력 주파수 로 튜닝하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 저전력 시작 주파수(512, 514)를 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 상기 제 1 및 제 2 저전력 주파수 중 하나에서 반사된 전력의 결정에 기초하여 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 저전력 주파수로 튜닝한 후 상기 방법이
- 설정된 수의 저전력 펄스(302) 후에 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 상기 제 1 또는 제 2 저전력 주파수 중 다른 하나에서 반사된 저전력을 결정하는 단계;
- 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치를 초과하여 반사된 저전력이 저전력 임계치 아래로 감소하면, 상기 제 1 저전력 주파수 세트의 제 1 및 제 2 저전력 주파수를 제 2 저전력 주파수 세트의 상이한 제 1 및 제 2 저전력 주파수 로 튜닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법. - 제 10항에 있어서, 상기 고전력 시작 주파수 세트는 다수의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 포함하며, 상기 다수의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)는 상기 고전력 펄스의 설정된 시간 간격 내의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)의 수가 상기 고전력 펄스의 설정된 시간 간격 동안 상기 임피던스 부하의 변화에 적용되도록 상기 설정된 고전력 펄스 형태에 의해 결정되는 상기 고전력 레벨에서 부하 임피던스로 적용되고, 상기 저전력 시작 주파수 세트는 다수의 저전력 시작 주파수(512, 514)를 포함하며, 상기 다수의 저전력 시작 주파수(512, 514)는 상기 저전력 펄스의 설정된 시간 간격 내의 저전력 시작 주파수(512, 514)의 수가 상기 저전력 펄스의 설정된 시간 간격 동안 상기 임피던스 부하의 변화에 적용되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 다수의 고출력 시작 주파수(502, 504, 506)의 서브셋은 상기 반사된 고전력을 결정하고 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 튜닝하는데 사용되며, 상기 다수의 저전력 시작 주파수(512, 514)의 서브셋은 반사된 저전력을 결정하고 저전력 시작 주파수(512, 514)를 튜닝하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 발전기의 주파수 튜닝 방법.
- 발전기(100)는 제어회로(110) 및 발전기(150)를 포함하고, 상기 제어회로(110)는 적어도 하나의 처리장치(112), 적어도 하나의 저장장치(114), 적어도 하나의 전력 측정장치(116) 및 적어도 하나의 주파수 튜너(118)를 포함하며;
상기 제어회로(110)는 펄스 모드에서 상기 발전기(150)를 구동하도록 구성되며, 상기 펄스 모드는 고전력 레벨(304)을 포함하는 적어도 고전력 펄스(314) 및 제로(0) 전력과 다른 저전력 레벨(302)을 포함하는 저전력 펄스(312)를 포함하고;
상기 제어회로(110)는 RF 전력이 설정된 고전력 펄스 형태를 갖는 고전력 펄스(314)에서 적어도 하나의 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 포함하는 고전력 시작 주파수 세트로 제공된 발전기(150)를 제어하도록 추가로 구성되며,
상기 제어회로(110)는 RF 전력이 설정된 저전력 펄스 형태를 갖는 저전력 펄스(312)에서 적어도 하나의 저전력 시작 주파수(512, 514)를 포함하는 저전력 시작 주파수 세트로 제공하도록 발전기(150)를 제어하도록 구성되고;
상기 고전력 시작 주파수 세트 및 상기 저전력 시작 주파수 세트는 상기 저장장치(114)에 저장되며;
상기 전력 측정장치(116)는 상기 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)에서 반사된 고전력을 결정하도록 되어 있고;
상기 전력 측정장치(116)는 상기 저전력 시작 주파수(512, 514)에서 반사된 저전력을 결정하도록 되어 있으며;
상기 처리장치(112)는 상기 반사된 고전력이 고전력 임계치를 초과하는지 여부를 결정하도록 되어 있고, 상기 처리장치(112)는 반사된 고전력이 고전력 임계 치를 초과하면 고레벨 제어신호를 상기 주파수 튜너(118)에 제공하도록 되어 있고, 상기 주파수 튜너는 상기 고레벨 제어신호들에 의해 상기 고전력 시작 주파수(502, 504, 506)를 상이한 제 1 고전력 주파수로 튜닝하도록 구성되며, 상기 발전기(150)는 상기 반사된 고전력이 상기 고전력 임계치 아래로 감소하도록 상기 제 1 고전력 주파수에서 고전력 레벨 (304)에서 RF 전력을 제공하도록 구성되고,
상기 처리장치(112)는 상기 반사된 저전력이 저전력 임계치을 초과하는지 여부를 결정하도록 구성되며, 상기 처리장치(112)는 상기 반사된 저전력이 저전력 임계 값을 초과하는 경우 저레벨 제어신호를 상기 주파수 튜너에 제공하도록 구성되고, 상기 주파수 튜너(118)는 상기 저레벨 제어 신호에 의해 상기 저전력 시작 주파수(512, 514)를 다른 제 1 저전력 주파수로 동조시키도록 구성되며, 발전기(150)는 상기 반사된 저전력이 상기 저전력 임계치 아래로 감소하도록 상기 제 1저전력 주파수의 저전력 레벨(302)에서 RF 전력을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 전력을 공급하는 발전기. - 제 13 항의 발전기(100)와 플라즈마 챔버(220)를 포함하는 플라즈마 처리시스템.
- 제 13 항에 따른 상기 발전기(100)의 적어도 하나의 동작 저장장치 상에 저장될 수 있는 코드 수단을 포함하고, 상기 코드 수단은 주파수 튜닝 방법이 제 13 항에 따른 상기 발전기(100)의 상기 처리장치에 의해 실행될 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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